Особенности расчета зданий перекрестно-стеновой конструктивной системы с наружными стенами из бетонных или железобетонных панелей
13. Для расчета зданий с железобетонными наружными стенами следует использовать те же основные типы механизмов прогрессирующего обрушения, что и для зданий с ненесущими наружными стенами из легких небетонных материалов. При этом однако необходимо учитывать, что для образования этих механизмов требуется разрушение не только внутренних стеновых панелей и плит перекрытий, но и наружных стеновых панелей, которые в рассматриваемом случае обязательно включаются в работу, даже если они запроектированы навесными.
Наружные стеновые панели с проемом, независимо от типа механизма общего прогрессирующего обрушения, работают на перекос как прямоугольные рамы (рис. 9). При этом, если плиты перекрытий заведены в наружные стены, то они тоже вовлекаются в работу и характер их разрушения меняется - к основным пластическим шарнирам, показанным на рис. 4 и 5, добавляются шарниры, связанные с изломом внешнего края плиты (рис. 10). При проверке возможности обрушения одних плит перекрытий (см. п. 10) этих шарниров нет.
Рис. 9. Работа элементов наружных стен
Рис. 10. Работа плит перекрытий в зданиях с железобетонными наружными стенами
Для того, чтобы учесть сопротивление наружных стен прогрессирующему обрушению и связанное с ними дополнительное сопротивление плит перекрытий, нужно вычислить работу соответствующих внутренних сил (Ww,ex) по п. 14 и использовать ее при проверке условий равновесия, указанных в п. 15.
14. Для того, чтобы учесть сопротивление наружной стены прогрессирующему обрушению, нужно вычислить работу внутренних сил при разрушении панелей наружных стен типового этажа (Ww,ex). Поскольку при локальном разрушении внутренней стены прогрессирующему обрушению на каждом этаже сопротивляются две панели наружной стены (или одна двухмодульная), величина Ww,ex в общем случае рассматривается как сумма слагаемых
Ww,ex = W¢w,ex + W¢¢w,ex. (22)
Величина работы W¢w,ex (W¢¢w,ex) зависит от соотношения геометрических размеров панели и армирования ее перемычек и простенков, а также от наличия в ней проема для балконной двери. В общем случае любую наружную панель можно рассматривать как раму, разрушающуюся вследствие образования в ней четырех пластических шарниров (см. рис. 9, б, в), так что
(23)
При этом предельные изгибающие моменты, действующие в угловых шарнирах (например, M¢sup - в левом верхнем углу), определяют как наименьшие из двух величин несущих способностей по изгибу перемычки и простенка, образующих этот угол.
В случае локального разрушения поперечной стены, примыкающей к углу здания, панель наружной стены может разрушиться по схеме поворота жесткого диска (см. рис. 9, a); при этом работа внутренних сил будет определяться прочностью сдвиговой связи этой панели с вышележащим перекрытием (V) и растянутой связи с соседней фасадной панелью (S)
Ww,ex = (S + V)h/l. (24)
Из двух возможных значений Ww,ex, определенных по формулам (23) и (24), в дальнейших расчетах учитывается меньшее.
15. Для учета сопротивления наружной стены прогрессирующему обрушению прежде всего необходимо убедиться в том, что она «несет сама себя», то есть проверить условие
Rw,ex = Ww,ex ‑ Uw,ex > 0, (25)
в котором работа внешних сил Uw,ex определяется по формуле (11).
В тех случаях, когда условие (25) не выполняется (Rw,ex < 0), весь дальнейший расчет проводится точно так же, как для зданий с продольными ненесущими стенами из легких небетонных материалов - по рекомендациям пп. 8 - 11 с той лишь разницей, что во всех соотношениях работа Uw,ex заменяется величиной Rw,ex. Если же условие (25) выполняется, то дальнейший расчет определяется конструктивным решением сопряжения плит перекрытий и наружной продольной стены.
Если плиты перекрытия не заведены в наружную стену, необходимо, чтобы прочность соединения внутренней панели поперечной стены и нацелен наружных стен при их взаимном сдвиге (S4) удовлетворяла условию
S4W > Rw,ex (28)
В этом случае проверка возможности прогрессирующего обрушения проводится последовательно по рекомендациям пп. 8 - 11 со следующими незначительными изменениями:
в соотношениях (4) и (12) работа Uw,ex заменяется величиной - Rw,ex;
в формулах (16), (17) принимается, что Uw,ex = S4ww,еx;
в формуле (19) принимается Uw,ex ‑ S4(ww,еx ‑ ww,im) = ‑Rw,ex.
Если плиты перекрытий заведены в наружную стену, то сдвиговая связь между внутренней поперечной и продольной наружной стенами может не ставиться (S4 = 0), и для оценки защиты здания от прогрессирующего обрушения проверяются лишь условия (4) и (12) при
Uiw,ex = ‑Riw,ex ‑ Wip,bor, (27)
где Wip,bor - дополнительная работа плит перекрытий, связанная с изломом их внешнего края, заведенного в наружную стену; эта работа зависит от типа рассматриваемого механизма прогрессирующего обрушения.
Сопротивление внешнего края плиты перекрытия, заведенного в наружные стены, создает дополнительную работу внутренних сил, вычисляемую для механизма обрушения первого типа (см. рис. 10, а) для i-й плиты
(28)
где ei, di, Si - привязки краевых шарниров в плите, а остальные величины те же, что в (9).
Для механизма обрушения второго типа
(29)
При использовании формулы (27) следует помнить, что она применима только при Rw,ex > 0, то есть при Uw,ex = ‑ (Rw,ex + Wp,bor) < 0.
При проверке невозможности обрушения одних лишь плит перекрытий по формулам (16), (17) принимать Uw,ex ‑ S4wW,ex = 0.
В формуле (19) при этом принимается:
если S7w > Rw,ex, то Uw,ex = ‑ Rw,ex;
если S7w £ Rw,ex, то Uw,ex = S7w; Ww,ex = 0, (30)
где Si - несущая способность связи растяжения между наружной стеной и перекрытием.